Mahdollisuudet ovat rajattomat, kun vain yrittää kovasti

Huhtikuussa 2023 apulaisprofessorina aloittanut Li Zhengmao tuo asiantuntemuksensa monienergiajärjestelmien optimaalisesta suunnittelusta ja toiminnasta Aalto-yliopiston sähkötekniikan ja automaation laitoksen käyttöön. Muun muassa mikroverkoissa, älykkäissä rakennuksissa ja laivoissa esiintyvät monienergiajärjestelmät on mahdollista integroida monienergiankantajiin. Tämä parantaisi energiankäytön yleistä tehokkuutta ja joustavuutta. Tavoite vaatii eri alojen tutkijoiden tiiviistä yhteistyötä kohti taloudellista ja hiiletöntä tulevaisuutta.

Mitä tutkit ja miksi?
Tutkin monienergiajärjestelmien suunnittelua ja toimintaa tavoitteenani vähentää energiantoimituskustannuksia ja hiilidioksidipäästöjä. Keskeisiä tutkimusaiheita ovat muun muassa 1) integroiduilla energia-, lämpö- ja vetyverkoilla ja -varastoilla varustettujen monienergiajärjestelmien suunnittelu ja toiminta, 2) muun muassa uusiutuvista energialähteistä, lämpötilasta ja polttoaineen hinnoista johtuvien epävarmuustekijöiden torjuminen optimointimenetelmillä, 3) energiajärjestelmien häiriönsietokyvyn parantaminen kysyntäjoustojärjestelmällä ja 4) syvävahvistusoppimisen kaltaisten tekoälypohjaisten algoritmien kehittäminen ja soveltaminen.

Eri puolilla maailmaa kehitettävillä monienergiajärjestelmillä on rajattomat mahdollisuudet parantaa kokonaisvaltaista energiankäytön tehokkuutta, tuottaa huomattavia säästöjä energiantoimituskustannuksista, vähentää hiilipäästöjä jne. Lisäksi uusiutuvaa energiaa ja energian varastointiteknologioita otetaan aina vain laajemmin käyttöön nykyisessä energiajärjestelmässämme fossiilisten polttoaineiden ehtyessä. Tuloksena on taloudellisempi, joustavampi ja vähähiilisempi tulevaisuus. Aihe on siis tärkeä, ja meillä on hyvät valmiudet tehdä siitä erinomaista tutkimusta.

Miten sinusta tuli tutkija?
Minulle tärkeimmät syyt ryhtyä tutkijaksi ovat seuraavat kolme seikkaa:

1: Intohimo tutkimukseen: Kiinnostus on aina paras opettaja. Kun aloitin tutkimuksen teon noin 22-vuotiaana maisteriopiskelijana, kiinnostuin tutkimusalueestani ja työskentelytavasta, jossa ensin luetaan kirjoista, mitä muut ovat tehneet, ja selvitetään, mitä ongelmia on vielä ratkaistava. Sitten keskustellaan ideoista muiden tutkijoiden kanssa eri puolilta maailmaa, ja lopuksi ideasta työstetään hyväksyttävä tutkimus. Prosessi on aivan mahtava. Tunnen, että voin viedä jotain loppuun itse jotain merkityksellistä, joka voi edistää ihmisyhteiskunnan kehitystä. 

2: Kova työ: Kova työ on ehdottoman tärkeää niin tutkimustyössä kuin kaikessa muussakin. Kukaan ei voi syntyä erinomaiseksi tutkijaksi, vaan aika ja vaiva ovat tie menestykseen. Muistan vieläkin vaikeat aikani maisteri- ja tohtoriopiskelijana. En aina keksinyt ideoita, vaikka yritin kovasti. En kuitenkaan koskaan luovuttanut, vaan käytin ajatteluun entistä enemmän aikaa. Loppujen lopuksi kova työ ei koskaan petä. Ihmisellä on rajattomasti potentiaalia. 

3: Haluamani elämäntapa: Maisterin-, tohtorin- ja tutkijatohtorin opintojeni valvojat ovat kaikki todella mukavia opiskelijoilleen. He suhtautuvat intohimoisesti tutkimukseen ja keskustelevat opiskelijoiden tutkimusideoista kiivaasti, aivan kuin he olisivat läheisiä ystäviä. Aina kun opiskelijoilla tuli ongelmia tutkimustensa kanssa, he rohkaisivat meitä sinnittelemään ja antoivat täyden tukensa. He saivat minut haluamaan heidän kaltaisekseen tutkijaksi, joka antaa voimia nuoremmille tutkijoille ja voi jopa muuttaa heidän elämäänsä. 

Mitkä ovat olleet urasi kohokohdat?
Urani tai tutkimukseni näkökulmasta matkan varrella on ollut useita kohokohtia, mutta voisin mainita tässä seuraavat kaksi.

Ensimmäinen niistä on ensimmäinen lehdessä julkaistu tutkimukseni ”Optimal coordinated energy dispatch of a multi-energy microgrid in grid-connected and islanded modes”, joka julkaistiin Applied Energy -lehdessä vuonna 2018. Se on yksi ensimmäisiä tutkimuksia, joka käsittelee monienergiajärjestelmiä, jotka hyödyntävät yhdistettyjä lämpö-, jäähdytys- ja sähkövirtoja. Hajautettujen energiantuottajien, sähkö- ja lämpöenergian varastointijärjestelmän ja joustavien kuormien koordinointi tekee monienergiajärjestelmän käyttöönotosta huomattavasti joustavampaa, ja energiantoimituskulut ovat huomattavasti pienemmät. Tällä hetkellä tutkimusta on lainattu 260 kertaa, ja se on saanut ”highly cited paper” (paljon lainattu tutkimus) -palkinnon sekä Applied Energy -lehdeltä että Web of Science -alustalta. 

Toinen on tutkimukseni laivojen monienergiajärjestelmistä. Se on ensimmäinen laatuaan ja edelläkävijä kaikkialla maailmassa. Risteilyaluksia, esimerkiksi Helsingistä Tallinnaan tai Tukholmaan, kehitetään vauhdilla kaikkialla maailmassa. Niiden monienergiatarpeet ovat valtavat, koska niissä on yökerhoja, ravintolasaleja, teattereita ja niin edelleen. Lisäksi laivojen pääasiallinen polttoaine on diesel, joka on erittäin haitallista ympäristölle. Tein siis joitakin tutkimuksia laivajärjestelmien monienergiantoimituskustannusten ja kaasupäästöjen vähentämiseksi, jotta aluksia voitaisiin kehittää taloudellisempaan ja vähähiilisempään suuntaan. Yksi aiheeseen liittyvistä tutkimuksistani, ”A Risk-Averse Adaptively Stochastic Optimization Method for Multi-Energy Ship Operation Under Diverse Uncertainties”, huomioitiin jopa IEEE Xplore -kirjaston innovaatiopalstalla.

Millaisia ominaisuuksia tutkija tarvitsee?
Tarvitaan perusominaisuuksia, kuten ettei koskaan sorru akateemiseen vilppiin ja että on joitakin yleisiä tutkimusaiheita. Lisäksi seuraavat kolme ominaisuutta ovat tärkeitä:

1: Kova työ: Kuten sanotaan: ”Hard work beats talent when talent doesn’t work hard.” (Kova työ voittaa lahjakkuuden, jos lahjakkuus ei tee kovasti töitä.) Tutkimuksen tekeminen ei ole helppoa. Siihen on paneuduttava koko sydämellä.

2: Sisukkuus: Vaikka ei olisi vahvaa kiinnostusta tai lahjoja tutkimukseen, voi silti tehdä hyvää tutkimusta, kun ei suostu jäämään jälkeen ja haluaa aina tehdä parhaansa urallaan. 

3: Aktiivisuus tutkimuskeskusteluissa ja -yhteistyössä: Tutkimusta ei pidä koskaan tehdä suljettujen ovien takana. Keskustele aktiivisesti valvojiesi ja muiden tutkijoiden kanssa, jotta pysyt ajan tasalla alueestasi. Lisäksi positiivinen yhteistyö on aina hyvästä, toisin kuin tuhoisa kilpailu.  

Mitä odotat (alan) tulevaisuudelta?
Suurin odotukseni tutkimusalani tulevaisuudesta on, että kaikki monienergiankantajat (eli muun muassa sähkö, lämpö, jäähdytys, vesi ja vety) koordinoidaan järjestelmätasolla, mukaan lukien mikroverkot, laivat, rakennukset jne. Tällä tavoin kokonaisvaltaiset energiantoimituskustannukset ja kaasupäästöt pienenevät jyrkästi, ja tuloksena on taloudellinen ja hiiletön energiayhteiskunta. 

Tämä tulevaisuus näyttää lupaavalta, sillä alalle tulee aina vain enemmän erinomaisia tutkijoita kaikkialta maailmasta. Minulla on kunnia olla yksi heistä ja tehdä kaikkeni alan hyväksi.